Netty组件和设计

通过Netty入门，可以运行和启动一个简单的客户端和服务端的应用了，这里看下Netty每个组件的细节，以及组件之前是如何协作的。

实例

我们先看代码：注释中包含了使用Netty服务端的一些操作说明，刚学的时候不太明白这些东西的意思，但是看了Netty的组件设计，及其架构，就容易理解每个语句对应的意思。

 public void run() throws Exception {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            // 服务端的BootStrap，一个需要接受连接，一个用来处理事件
            b.group(bossGroup, workerGroup)
                    // Channel理解为通道，网络传输的通道类型
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)

                    // ChannerlHandler要被装进ChannelPipeline
                    // 而过程则是调用ChannelInitializer的iniChannel方法
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch)
                                throws Exception {
                            // addLast，在PipeLine中的Handler是有顺序的，所以
                            // 有addLast，addFirst等方法
                            // 添加的同时，可以指定Encoder和Decoder
                            ch.pipeline().addLast(new RequestDecoder(),
                                    new ResponseDataEncoder(),
                                    new ProcessingHandler());
                        }
                    }).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
            
            // TODO 待细看，先当做固定的写法
            ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

客户端与服务端基本一致，只是将绑定本地端口换成了连接远端的端口

EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {
            Bootstrap b = new Bootstrap();
            b.group(workerGroup)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                    // 配置ChannelHandler
                    .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {

                        @Override
                        public void initChannel(SocketChannel ch)
                                throws Exception {
                            ch.pipeline().addLast(new RequestDataEncoder(),
                                    new ResponseDataDecoder(), new ClientHandler());
                        }
                    });

            ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();

            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }

下面是看Netty In Action一书中整理到的其组件设计的一些知识点。

Netty网络层

Channel,EventLoop，ChannelFuture可以看做Netty的网络抽象层

Channel - Socket
EventLoop - 控制流，多线程，并发
ChannelFuture - 异步通知

Channel接口

基础的IO操作，bind,connect,read,write. 在底层上，这些主要依赖Java的Socket，Netty的Channel封装了底层的复杂操作。使得用起来简化很多，它提供了很多预定义的特定场景下的实现。

image.png

EventLoop接口

EventLoop接口定义了连接的整个生命周期中的事件处理，下图解释了Channel，EventLoop，Threads和EventLoopGroup的关系

image.png

EventLoopGroup包含一个或多个EventLoop
EventLoop的整个生命周期与单个线程的生命周期一致
Channel注册它的生命周期到单个的EventLoop上
单个EventLoop能分配一个或多个Channel
所有的I/O事件被EventLoop处理

ChannelFuture

在Netty中，所有的IO操作都是异步的，因为操作不是立刻返回结果，我们需要一个方式在程序执行一会再获取结果。Netty提供了ChannelListener，它的addListner方法注册一个ChannelFutureListener，当操作完成的时候就会通知Listener。

ChannelHandler and ChannelPipeline

这两个组件用来管理数据流和执行应用的逻辑。

ChannelHandler

从开发者的角度来看，Netty最主要的组件就是ChannelHandler，它可以处理应用内输入和输出的数据流，基本上可以做任意类型的数据操作，例如数据格式转换，或者异常处理。

ChannelPipeline

ChannelPipeline提供了ChannelHandler的容器，其内部可以有多个ChannelHandler，定义了链式ChannelHandler传播输入数据和输出数据流的API。当Channel被创建的时候，它会自动的分配到ChannelPipeline。

ChannelInitializer的实现被注册到ServerBootstrap
当ChannelInitializer.initChannel被调用，就将多个ChannelHandler安装到pipeline中
ChannelInitializer将自己从ChannelPipeline中移除

ChannelHandler可以看做是代码的容器，里面主要都是我们的程序逻辑，处理事件还有在ChannelPipeline中的数据，ChannelHandler主要被添加进ChannelPipeLine中，当它被添加的时候会被分配一个ChannelHandlerContext。

小结

这里主要介绍了Netty的一些基本组件。

参考

《Netty in Action》